「あかつき (探査機)」の版間の差分
削除された内容 追加された内容
編集の要約なし |
→外部リンク: {{Venus spacecraft}} |
||
| (25人の利用者による、間の44版が非表示) | |||
2行目:
{{宇宙機
| 名称 = 金星探査機<br />「あかつき (PLANET-C)」
| 画像 = [[
| 画像の注釈 = H-IIAロケット17号機による「あかつき」の打ち上げ
| 所属 = [[宇宙科学研究所]] (ISAS)<br />現・[[宇宙航空研究開発機構]] (JAXA)
13行目:
| 観測対象 = 金星
| 計画の期間 =
| 設計寿命 = 打ち上げ後4.5年
| 打上げ場所 = [[種子島宇宙センター]]
| 打上げ機 = [[H-IIAロケット]] 17号機
| 打上げ日時 = [[2010年]][[5月21日]]<br />6時58分22秒 ([[日本標準時|JST]])
| 軌道投入日 = 2010年[[12月7日]]
| 最接近日 = 2010年12月7日
| ランデブー日 =
| 機能停止日 =
28行目:
| 本体寸法 = 1.04 × 1.45 × 1.4 m
| 最大寸法 =
| 質量 =
| 発生電力 = 約500W（ミッション終了時）
| 主な推進器 = 2液式500Nスラスタ<br />ヒドラジンスラスタ (
| 姿勢制御方式 = 3軸姿勢制御方式<br />（4スキュー型バイアスモーメンタム）
| 軌道要素 = 軌道要素
47行目:
| 回帰精度 =
| 降交点通過地方時 =
| 搭載機器 =
| 搭載機器名称1 = IR1
| 搭載機器説明1 = 近赤外カメラ1
58行目:
| 搭載機器名称5 = LAC
| 搭載機器説明5 = 雷/大気光カメラ
| 搭載機器名称6 = USO
| 搭載機器説明6 = 超安定発振器
}}
'''あかつき'''（第24号科学衛星: 計画名「'''PLANET-C'''」又は「'''VCO'''（Venus Climate Orbiter、金星気候衛星）」 ）は、[[宇宙航空研究開発機構]][[宇宙科学研究所]]
2010年12月7日に金星の周回軌道に入る予定であったが、軌道投入に失敗し、金星に近い軌道で太陽を周回している。JAXAでは金星周回軌道への再投入の可能性について検討が進められている。
== 計画概要 ==
金星到着後は高度300kmから8万km、公転周期約30時間の楕円軌道に投入される。近金点前後を除く約20時間は金星のスーパーローテーションとほぼ同期しており、約2年間にわたって金星大気の挙動を継続的に観測する。
== 設計 ==
基本システムは「[[はやぶさ (探査機)|はやぶさ]]」のものを踏襲し、衛星本体の重量は500kg程度である。[[モーメンタムホイール]] (MW) を使用した3軸制御にて姿勢を安定させる。
高利得アンテナ（HGA, High-Gain Antenna：ラジアルライン給電スロット[[アレイアンテナ]]<ref>[http://www.nec.co.jp/ad/cosmos/akatsuki/02/ 太陽系大航海時代の幕明け > 届け、あかつきの星へ 第2話 平面アンテナが金星と地球を結ぶ] (NEC)</ref>、32kbps）、中利得アンテナ（MGA, Middle-Gain Antenna：[[ホーンアンテナ]]、512bbs）、低利得アンテナ（LGA, Low-Gain Antenna：超広角レンズアンテナ、8bps）を各2基（ただしHGAはそれぞれ送信専用と受信専用、MGAとLGAはどちらも送受信兼用）搭載し、主にHGAを用いて[[臼田宇宙空間観測所]]の64m[[パラボラアンテナ]]と交信する。臼田の可視時間外に交信する必要が生じた場合、[[アメリカ航空宇宙局|NASA]]の[[ディープスペースネットワーク]]を利用することもある。
観測機器は、地表面からの[[赤外線]]放射や雲による[[太陽]]散乱光を捉える1μmカメラ (IR1)、雲の下の大気からの赤外線放射を捉えて低高度の雲や微量ガスの分布を探る2μmカメラ (IR2)、雲からの赤外線放射を捉えてその構造を探る中間赤外カメラ (LIR)、雲による太陽散乱光を捉えて二酸化硫黄ガスなどの分布を探る紫外イメージャ (UVI) が搭載される。[[雷]]放電が起こっているか否かを把握するための雷・大気光カメラ (LAC) も搭載される。また、通信機器として超高安定発振器 (USO) を搭載し、探査機から地球に向けて送信される電波が[[金星]]大気をかすめる際に[[電波]]の周波数と強度が影響を受けることを利用して[[大気]]の層構造を調べる電波[[掩蔽]]観測もする。
太陽電池パドルの取付軸は機体のZ軸（OMEノズルのある面と高利得アンテナのある面を結んだ軸）と直交し、パドルが常に太陽の方向を向くように回転できる。取付軸のある面には日光が当たらないため、探査機からの放熱に用いられる。この面の片方に中利得アンテナ、もう片方に観測装置がある。残りの2面に低利得アンテナがある<ref>{{cite web|accessdate=2010-11-22|publisher=NEC|url=http://www.nec.co.jp/ad/cosmos/akatsuki/01/|title=太陽系大航海時代の幕明け > 届け、あかつきの星へ 第1話「はやぶさ」を継ぎし「あかつき」へ}}</ref>。惑星間航行中は基本的にパドルの軸を黄道面に垂直な方向に向け、姿勢変更の際は観測装置のセンサが太陽方向を向かないようにする。
== 開発 ==
<!--2002年からの概念設計フェーズ、2004年からの基本設計フェーズを経て、2008年8月現在詳細設計フェーズにある。衛星の各サブシステム（推進系、通信系、姿勢系など）や観測機器の開発、試作モデル (PM) の製作が終了し、フライトモデル (FM) の設計・製作が行われている。今後は2009年度から総合試験が行われる予定。-->
計画が提案された時点では、2007年2月から4月頃に[[M-Vロケット]]によって打ち上げられ、いったん地球周回軌道に乗ったのち6月に太陽周回軌道へ投入され、1年後の2008年6月に地球[[スイングバイ]]を行って金星へ向かい、2009年9月に金星へ到着することになっていた<ref>[http://www.isas.jaxa.jp/home/rigaku/project/PLANET-C_Proposal.pdf 金星探査計画提案書]</ref>。しかし2010年の打ち上げとなり、更に[[イプシロンロケット|新型固体ロケット]]開発に伴うM-Vロケットの運用中止に伴い、[[H-IIAロケット#衛星打ち上げ実績|H-IIAロケット17号機]]による打ち上げに変更された。探査機本体とロケットとの結合部はM-Vロケットの直径に合わせて作られていたため、H-IIAロケット用のアダプタが新たに製作された。また、H-IIAロケットの打ち上げ能力からすると当機は軽すぎ、打ち上げ時の振動が大きくなることが予想されたため、ISASで研究が進められていた[[太陽帆|ソーラー電力セイル]]の展開実験などを宇宙空間で行う実証機「[[IKAROS]]」を急遽開発し、上記のアダプタ内に収納する形で同時に打ち上げることになった。
2009年10月に「あかつき」という正式名称が発表された<ref>{{cite web|accessdate=2010-11-22|publisher=JAXA|url=http://www.jaxa.jp/press/2009/10/20091023_akatsuki_j.html|title=金星探査機「PLANET-C」の名称の決定について|date=2009年10月23日}}</ref>。
== 運用 ==
=== 打上げから初期運用 ===
あかつきと[[IKAROS]]を含む5機の小型副衛星<!--JAXAサイトの表現より-->を搭載したH-IIAロケット17号機は、2010年5月18日から6月3日までの間に打ち上げられることとされ、1回目の打ち上げ予定時刻は5月18日6時44分14秒（[[日本標準時|JST]]）だったが、[[射場]]付近に規定以上の氷結層を含む雲が観測され、5分前に打ち上げ中止となった<ref>{{cite web|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/05/20100518_h2af17_j.html|title= プレスリリース > H-IIAロケット17号機による金星探査機「あかつき」（PLANET-C）の打上げ延期について|publisher=JAXA|accessdate=2010-05-18}}</ref>。3日後の21日6時58分22秒に延期された打ち上げは予定通りの時刻に行われた。
H-IIA17号機は地球周回軌道に乗った時点で第2段エンジンを一時停止して小型副衛星のうち3機（[[Negai☆″]]、[[WASEDA-SAT2]]、[[KSAT]]）を分離、その後第2段エンジンに再点火して太陽周回軌道に移り、打ち上げから約27分29秒後にあかつき<ref>{{citeweb|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/05/20100521_h2a-f17_j.html|title=H-IIAロケット17号機による金星探査機「あかつき」（PLANET-C）の打上げ結果について|publisher=JAXA|accessdate=2010-05-21}}</ref>、次いで残り2機の小型副衛星（IKAROS、[[UNITEC-1]]）を分離した。打ち上げロケットの能力に余裕があったため、月を利用しての[[スイングバイ]]は行わずに、第2段ごと[[ホーマン遷移軌道]]に近い軌道に入り、金星に向かった。
あかつきは6月28日、遠日点（約1.07[[天文単位]]）の近くでOME噴射を13秒間行い、セラミックスラスターの世界初の軌道上実証に成功した<ref>{{citeweb|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/07/20100706_akatsuki_j.html|title=金星探査機「あかつき」の軌道制御の実施結果について|publisher=JAXA|accessdate=2010-07-18}}</ref>。軌道制御のためのOME噴射は2回予定されていたが、打ち上げ時の軌道制御が予想以上に高精度だったためもう1回はキャンセルされた。
10月8日、LAC以外の4台のカメラで[[いて座]]の一部を撮影した。ほぼ事前に予測された通りの画像を取得し、各カメラが健全な状態であることを確認した。その後、[[おうし座]]や地球と[[月]]などの撮影も行った。
=== 周回軌道投入マヌーバ ===
12月6日午前7時50分に金星周回軌道投入マヌーバ (VOI-1) のための姿勢変更を実施し、OMEを進行方向正面に向けた<ref name="akatuki1207">{{cite web|url=http://www.isas.jaxa.jp/j/topics/topics/2010/1119.shtml|title=「あかつき」の金星周回軌道投入日、12月7日と決定|accessdate=2010-12-12|publisher=JAXA}}</ref>。その後の予定は以下の表のようになっていた。
{| class="wikitable"
|+「あかつき」の軌道投入計画（引用資料：<ref name="akatuki1207"/>）
! 予定していたイベント !! 時間 (JST) !! 金星最接近時刻<br />（12月7日09:00JST）<br />からの相対時間
|-
| 軌道制御エンジン (OME) 噴射開始 ||12月7日 08時49分00秒 ||11分前
|-
| [[掩蔽|地食]]開始、地上局との通信断 ||12月7日 08時50分43秒 ||約9分前
|-
| OME噴射終了||12月7日 09時01分00秒||1分後
|-
| 地食終了、通信再開 ||12月7日 09時12分03秒 ||約12分後
|-
| 日陰開始 ||12月7日 09時36分37秒 ||約37分後
|-
| 日陰終了 ||12月7日 10時40分44秒 ||約1時間41分後
|-
| Z軸地球指向への姿勢変更 ||12月7日 10時59分00秒 ||約2時間後
|-
| 中利得アンテナ (MGA) から高利得アンテナ (HGA) への切替 ||12月7日 12時09分00秒 ||約3時間後
|-
| 金星周回軌道決定 今後の軌道修正計画作成||12月7日 21時頃 ||約12時間後
|}
OMEを予定通り12分間噴射した場合、あかつきは約4日で金星を周回する長楕円軌道に投入される。4日後の金星再接近時に軌道修正を行って公転周期約2日の軌道に、更に2日後の軌道修正で公転周期約30時間の観測軌道に入る予定だった。また、OMEを少なくとも9分20秒噴射できれば、約50日で金星を周回する超長楕円軌道に入れる可能性があった。
12月7日午前8時52分36秒、あかつきが同日午前8時49分に逆噴射によって減速を開始したことが探査機からのドップラーデータより確認された<ref>{{cite web|title=金星探査機「あかつき」の軌道制御エンジン（OME）噴射開始及び金星による掩蔽に伴う通信中断について|url=http://www.jaxa.jp/countdown/f17/img/topics_20101207-1_j.pdf|publisher=JAXA|accessdate=2010-12-07}}</ref>。あかつきまでの通信ラグは約3分半である。同日午前8時50分にあかつきは地球から見て金星の向こう側に隠れ、予定通り地球との通信が途絶えた。同日9時12分に通信再開予定だったが、探査機からの電波を受信したのは10時28分で、予定されていたMGAではなくLGAによるものであった<ref>{{cite web|title=金星探査機「あかつき」の状況について|url=http://www.jaxa.jp/countdown/f17/img/topics_20101207-2_j.pdf|publisher=JAXA|accessdate=2010-12-07}}</ref>。同日午後、太陽電池パドルと片方のLGAを太陽に、もう片方のLGAをその反対方向に向けたまま低速で回転する「セーフホールドモード」になっていることが判明した。これは機体に重大なトラブルが発生した場合、電源確保とそのための姿勢の維持を最優先するモードである。翌12月8日までに3軸制御モードへの復帰とテレメトリの取得を行った。テレメトリによると、あかつきはOME噴射開始から約2分30秒後、横方向に異常な力が加わって姿勢が大きく乱れ、直後に噴射を中止してセーフホールドモードに移行していた。減速が不十分だったことにより、金星周回軌道への投入はできなかった<ref>{{Cite web
|date=2010-12-08
|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/12/20101208_akatsuki_j.html
|title=金星探査機「あかつき」の金星周回観測軌道投入（VOI-1）の結果について
|work=プレスリリース
|publisher=宇宙航空研究開発機構
|language=日本語
|accessdate=2010-12-08
}}</ref>。
12月27日に、トラブルの原因は加圧用のヘリウムタンクから燃料タンクへの配管に設置された逆止弁（逆流防止用の弁）が閉塞したためと発表された<ref>{{Cite web|date=2010-12-27|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/12/20101227_sac_akatsuki_2.pdf|title=「あかつき」の金星周回軌道投入失敗に係る原因究明と対策について（その２）|publisher=宇宙航空研究開発機構|language=日本語|accessdate=2011-01-02}}</ref><ref>「[http://www.asahi.com/science/update/1227/TKY201012270077.html あかつき投入失敗、燃料逆流防止弁の詰まりが根本原因]」[[asahi.com]]、2010年12月27日。- この説明の中の「燃料を供給するパイプに取り付けられていた」は不適切。</ref><ref>{{cite news|url=http://www.astroarts.co.jp/news/2010/12/27akatsuki/index-j.shtml|title=「あかつき」軌道投入失敗の原因は燃料逆流防止弁の動作不良|date=2010-12-27|accessdate=2010-01-02|publisher=アストロアーツ}}</ref>。通常の燃焼では酸化剤に対して燃料を多めに混合する<ref>もっとも効率的な燃料と酸化剤の比を1:1（完全燃焼）とすると、あかつきでは1:0.8としている。これにより燃焼温度を下げ、セラミックスラスタの耐熱温度を超えない様にしている。</ref>様に調整しているが、逆止弁が閉塞したことから燃料タンクの圧力が低下してスラスタへの燃料供給が滞り、酸化剤と燃料の混合比がより効率的となって想定よりも高温になった。これにより異常燃焼が生じて機体に想定外の回転モーメントがかかると共に想定外の高温でスラスタの一部が破損した<ref>従来の金属製スラスタに対してセラミックスラスタは数百度高い1,500℃まで耐えられるが、完全燃焼時の温度は2,000℃に達する。</ref>可能性がある。
JAXAは2011年7月頃に地上での再現実験を行い、弁が閉塞した原因や異常燃焼後のスラスタの状態などを調べる予定だという。
=== その後 ===
あかつきは結果的に金星で[[スイングバイ|パワードスイングバイ]]を行う形となり、公転周期224.7日の金星よりやや内側を203日で公転する、近日点約9000万km、遠日点約1億1000万kmの軌道に移った<ref>{{cite press release
|title=「あかつき」の金星周回軌道投入失敗の状況について
|publisher=宇宙航空研究開発機構
|date=2010-12-17
|format=PDF
|language=日本語
|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/12/20101217_sac_akatsuki_j.html
|accessdate=2010-12-20
}}</ref>。太陽の周りをあかつきが約11周する間に金星は約10周して「周回遅れ」になるため、2016年12月と2017年1月に両者は再び接近する<ref>「[http://www.nikkei.com/news/headline/article/g=96958A9C93819595E2EAE2E0E18DE2EAE3E0E0E2E3E29C9CEAE2E2E2 「あかつき」逆噴射中に前転、姿勢崩す ６年後の再挑戦、電池寿命がカギ]」[[日本経済新聞]]、2010年12月8日。</ref><ref>「[http://journal.mycom.co.jp/articles/2010/12/08/planet-c_retry/index.html 金星探査機「あかつき」の周回軌道への投入は失敗、6年後の再投入を目指す]」[[マイコミジャーナル]]、2010年12月8日。</ref>。12月8日の宇宙開発委員会で、JAXAはこの時に金星周回軌道への再投入を行う可能性を追求すると報告した<ref>{{cite press release
|title=金星探査機「あかつき」の金星周回軌道投入結果について
|publisher=宇宙航空研究開発機構
|date=2010-12-08
|format=PDF
|language=日本語
|url=http://www.jaxa.jp/press/2010/12/20101208_sac_akatsuki_j.html
|accessdate=2010-12-08
|quote=6年余り後の金星再会合時での軌道投入の可能性を追求する
}}</ref>。
12月9日、あかつきは3台のカメラ (LIR, UVI, IR1) を起動し、約60万kmの距離から金星を撮影した<ref>[http://www.isas.jaxa.jp/j/topics/topics/2010/1210.shtml 「あかつき」の機能確認作業において金星を撮影!]</ref>。
2011年1月、一部の新聞社により、JAXAがあかつきについて「軌道を微修正して、金星と再会合する前に[[金星横断小惑星|金星付近の小惑星]]を観測する<ref>{{Cite news
|url=http://www.asahi.com/science/update/0103/TKY201101030294.html
|author=東山正宜
|title=あかつき、寄り道を検討 金星再挑戦までに小惑星観測
|publisher=[[朝日新聞]]
|date=2011年1月4日
|accessdate=2011年1月7日
}}</ref>」あるいは「減速し（公転周期がより長くなるように軌道を修正し）、金星が後ろから追いついてくるのを待つことで、再会合までの期間を1年短縮する<ref>{{Cite news
|url=http://mainichi.jp/select/science/news/20110105k0000m040105000c.html
|author=山田大輔
|title=あかつき：軌道再投入１年前倒し 「待ち伏せ作戦」を検討
|publisher=[[毎日新聞]]
|date=2011年1月5日
|accessdate=2011年1月7日
}}</ref>」などを検討しているとの報道がなされたが、これらについてJAXAからの公式発表はない。しかし、現在の軌道のままだと6年後に再接近するとはいってもその距離はVOI-1の時より遥かに大きいため、いずれにせよ軌道修正は必要である。
== 広報 ==
2009年10月の正式名称発表と同時に、公募した名前やメッセージを金星へ送るというキャンペーン「お届けします! あなたのメッセージ 暁の金星へ」<ref>[http://www.jaxa.jp/press/2009/10/20091023_akatsuki_campaign_j.html 金星探査機「あかつき」(PLANET-C) メッセージキャンペーンの実施について] JAXA、2009年10月23日</ref>が開始された。この種のキャンペーンは日本の宇宙探査機では[[のぞみ (探査機)|のぞみ]]から行われているが、あかつきでは著名人や団体からのメッセージについては直筆の文章やイラストを搭載できるようにするなど、量より質を重視した<ref name="JAXA's031">{{Cite journal|和書
|year=2010
|month=4
107 ⟶ 185行目:
|url=http://www.jaxa.jp/pr/jaxas/pdf/jaxas031.pdf
|format=PDF
|accessdate=
}}</ref>
|url=http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1002/23/news024.html
|author=森岡澄夫
123 ⟶ 194行目:
|date=2010年2月23日
|accessdate=2010年5月30日
}}</ref>。中でも[[VOCALOID]]「[[初音ミク]]」のイラストを宇宙に送ろうというファン有志による運動では1万3849人ものメッセージが集まった<ref name="JAXA's031" /><ref name="ITmedia_20100223" />。メッセージは機体重心調節用のバランスウェイトを兼ねている 12cm × 8cm × 0.2mm のアルミプレート約90枚に縮小印刷され、ベーキング処理を施して探査機の3箇所に取り付けられた<ref name="JAXA's031" /><ref name="ITmedia_20100223" /><ref name="ITmedia_20100408">{{Cite news
|url=http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1004/08/news044.html
|author=森岡澄夫
130 ⟶ 201行目:
|publisher=[[ITmedia|アイティメディア]]
|date=2010年4月8日
|accessdate=2010年5月30日
}}</ref>。
あかつきミッションのマスコットキャラクターとして「あかつきくん」と「きんせいちゃん」がおり、公式サイトや関連グッズなどで描かれている<ref>[http://www.jaxa.jp/countdown/f17/mark_j.html あかつき特設サイト > ミッションマーク]</ref><ref>[http://www.jaxa.jp/countdown/f17/photo/work_index_j.html あかつき特設サイト > あかつきくん・きんせいちゃんを作って軌道投入を応援しよう！応募作品集]</ref>。あかつきくんは公式[[Twitter]]にも登場し、ミッションの経過や搭載機器について説明したり、[[はやぶさ (探査機)|はやぶさ兄さん]]（2010年6月13日まで）や[[IKAROS|イカロス君]]、[[準天頂衛星システム|みちびきさん]]たちと会話したりしている<ref>「[http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1006/11/news068.html ねとらぼ：イカロス君「はやぶさ兄さんに僕の広がった姿を見せられてよかった！」]」[[ITmedia News]]、2010年6月11日。</ref><ref>「[http://togetter.com/li/14479 Togetter - 「【宇宙機たちの】「はやぶさ」と「あかつき」と「イカロス」と「みちびき」と【キャッキャウフフ】 p.1」]」2010年4月15日。</ref>。
== 脚注 ==
{{Reflist}}
== 関連項目 ==
153 ⟶ 215行目:
** [[のぞみ (探査機)|のぞみ]] (PLANET-B)
** [[はやぶさ (探査機)|はやぶさ]] (MUSES-C)
** [[IKAROS]]
* [[金星#金星探査機|金星探査機]]
** [[ビーナス・エクスプレス]]（[[欧州宇宙機関]]の金星探査機）
== 外部リンク ==
165 ⟶ 225行目:
* [http://www.isas.jaxa.jp/j/enterp/missions/planet-c/ ISAS | 金星探査機 PLANET-C / 科学衛星]
* [http://www.stp.isas.jaxa.jp/venus/ 金星気象衛星 あかつき]
* {{twitter|Akatsuki_JAXA|「あかつき」チーム}}
{{日本の宇宙探査機・人工衛星}}
{{Venus spacecraft}}
{{DEFAULTSORT:あかつき}}
[[Category:金星探査機]]
[[Category:日本の宇宙探査機]]
[[Category:2010年の宇宙飛行]]
[[ca:PLANET-C]]
[[cs:Akacuki (sonda)]]
[[de:Akatsuki]]
[[en:Akatsuki (
[[eo:Akacuki (Planedo C)]]
[[es:PLANET-C]]
184 ⟶ 247行目:
[[no:Planet-C]]
[[pl:Akatsuki (sonda kosmiczna)]]
[[pt:
[[ru:PLANET-C]]
[[sk:Akacuki]]
[[sv:PLANET-C]]
[[zh:破曉號]]
| |||